杜鎮(zhèn)鋼 曹銀平
(寶鋼股份煉鐵廠)
摘 要 以寶鋼JNX70-3型焦爐為樣本，從烘爐工藝角度對烘爐過程直行溫度控制進行了深入研究，以煤氣壓力、廢氣盤吸力等調節(jié)手段為基礎，探索實施了冷卻通道升溫新方案，總結了JNX70-3型焦爐烘爐實踐過程中一些好的做法，確保了焦爐烘爐期間升溫受控，爐體膨脹均勻。
關鍵詞：JNX70-3型焦爐；烘爐；直行溫度
直行溫度作為烘爐過程重要控制指標，控制質量的優(yōu)劣直接影響焦爐烘爐質量，對未來焦爐投產(chǎn)運行和一代爐齡有決定性影響。
直行溫度分為機、焦側直行溫度，烘爐過程中直行溫度主要是通過測定機、焦側具有代表性的火道溫度來進行標定，各燃燒室直行溫度一般控制要求為全爐平均直行溫度 ± 10℃ ，保持全爐各燃燒室直行溫度的均勻性是確保焦爐耐材均勻膨脹的先決條件，也是確保焦爐整體密封性的重要因素。直行溫度不均或偏差過大，將導致焦爐各部位膨脹不均，內部氣體竄漏?炭化室爐墻平滑度和錐度出現(xiàn)偏差，對后期生產(chǎn)具有極大負面影響。
1 直行溫度控制實踐
寶鋼JNX70-3型焦爐烘爐過程中主要是通過精細控制煤氣壓力、 制定冷卻通道升溫新方案、 調節(jié)等措施，降低直行溫度偏差對爐體膨脹影響，提高烘爐升溫管理水平。
1.1 煤氣壓力精細控制
烘爐以COG 作為燃料，根據(jù)烘爐升溫所需煤氣量的不同，分階段采用三種不同直徑(D150mm、 D300mm 和 D450mm) 的管道往系統(tǒng)送氣， 三根管道單獨使用，但可以互相切換，每根管道均裝有調節(jié)閥和流量孔板，用于調節(jié)總煤氣量。 機、 焦側的調節(jié)閥分別調節(jié)兩側的壓力，每個炭化室的機、 焦側各安裝一只燃燒器， 每只燃燒器均設有調節(jié)閥和流量孔板，以控制單個燃燒器的煤氣量， 燃燒器內有空氣引入混合裝置?前端裝有噴嘴，焦爐烘爐管道的設置和調節(jié)閥門的分布如圖1。
在烘爐的過程中，爐體升溫是通過增加加熱煤氣流量來實現(xiàn)的，而煤氣流量在微調時不易控制。因此寶鋼 JNX70-3型焦爐通過逐步增加烘爐分配管壓力的方法來實現(xiàn)升溫控制， 即將目標溫度與分配管壓力一一對應，以管理火道溫度為目標，調節(jié)機焦側分配管壓力，煤氣量，從而達到溫度控制的目的。
通過改變閥 4 和閥5 (D500mm) 的開度來進行壓力調節(jié)，烘爐初期，升溫速度必須很慢，以0.1—0.2℃/h的速度升溫， 使用高熱值的COG 加熱， 決定了每次分配管壓力調整量較小。 在 D500mm 的管線上操作不足 10m3 / h 的流量變化，原有調節(jié)設備的精度無法實現(xiàn)，加上大氣溫度、 風向等外界因素的影響，爐溫的相對變化較大， 若調節(jié)不當，易造成烘爐溫度失控，甚至出現(xiàn)降溫的事故。 為此，在烘爐管線系統(tǒng)增設小口徑的調節(jié)閥6 和閥 7 (如圖 2， D150mm)， 便于微調，從而精細控制分配管壓力，保障直行溫度升幅均勻。
1.2冷卻通道升溫新方案
冷卻通道介于焦爐邊燃燒室和抵抗墻之間，是焦爐縱向壓力傳遞的“過渡區(qū)”，是燃燒室的高溫至抵抗墻的常溫的 “緩沖區(qū)”，烘爐時，冷卻通道兩側裝有小灶，一根長約 6 ~7m的燃燒器伸入通道內，燃燒器前段、 中間和尾部各有一個燃燒口，前面裝有調節(jié)閥和孔板用于調節(jié)煤氣量，爐頂區(qū)設三個小煙囪排廢氣，煙囪高度 2m，煙囪中部設插板，調節(jié)各個煙囪廢氣量的分配比例，具體構造如圖3。
冷卻通道的升溫與立火道升溫有所不同，開始時與立火道同步升溫，當溫度達到 500℃ 后停止加熱，此處往后所需的熱量由端炭化室經(jīng)端燃燒室傳來， 直到烘爐結束?
當焦爐烘爐升溫到達800℃ 以上時， 可以轉 為正常加熱， COG 從煤氣管道經(jīng)下噴管進入燃燒室內燃燒加熱，每 30min 換向一次，奇數(shù)燃燒與偶數(shù)燃燒狀態(tài)互換。
在烘爐過程中，燃燒室的熱量來自兩邊相鄰炭化室，邊燃燒室只有一邊靠炭化室，另一邊靠冷卻通道， 當冷卻通道升溫至 500℃ 后不再加熱，其保溫所需的熱量通過邊燃燒室從端部炭化室傳遞過來，因此端部炭化室熱負荷非常大，使邊燃燒室獲得的熱量偏少，導致膨脹不到位而產(chǎn)生竄漏。
正常生產(chǎn)時， 焦爐冷卻通道的實際溫度在800 ~ 850℃，根據(jù)這一情況，制定冷卻通道新的升溫方案，將冷卻通道的升溫最終目標值由 500℃提高到 800℃ ，在烘爐過程中，冷卻通道與火道同步升溫，達到 500℃ 后仍不熄火。
這樣既可保證邊燃燒室的供熱，穩(wěn)定邊燃燒室的直行溫度，也可保證冷卻通道的膨脹不滯后。
1.3 廢氣盤吸力與直行溫度控制模型
在實際烘爐過程中，廢氣盤吸力的調整是控制直行溫度的可行途徑，通過調整吸力，使熱量在焦爐各室內達到均勻一致，保持直行溫度的均勻性，通過統(tǒng)計焦爐烘爐過程中廢氣盤吸力和直行溫度數(shù)據(jù)，研究兩者之間的關系，得出機、 焦側直行溫度擬合曲線如圖 4、 圖 5。
分析烘爐測量數(shù)據(jù)， 得到機、 焦側控制模型如下：
焦側模型為：
TCS ＝ 303PCS － 0P2CS
機側模型為：
TPS＝ 384PPS － 0P2PS
式中: T 為溫度，℃ ； P 為吸力， Pa； CS 為焦側；PS 為機側。
通過研究直行溫度與吸力的控制模型，使直行溫度控制更加簡便快捷。
1.4 轉正常加熱初期小流量加熱技術
轉入正常加熱后， 隨著煤氣管道管徑的加大(D ＝ 600mm)， 即使流量翻板趨于全關，實際流量還是偏大，這樣不但會使升溫超過目標值，而且會使流量調節(jié)翻板失去可調性，解決問題的關鍵在于不將超量的煤氣送入爐內，通常是將管道上的截止閥關小，但會制約管道內的煤氣壓力，當管道內的煤氣壓力過小時，一旦壓力波動出現(xiàn)負壓就可能導致回火爆炸，根據(jù)這一情況，對焦爐進行間斷加熱，即在保持較高 (超過目標值) 流量的前提下，單位時段內縮短焦爐的加熱時間， 具體措施如下：
(1 ) 縮短交換機的換向周期， 由 1 次/30min， 改為 1 次/ 20 min，增加交換頻度，降低升溫幅度直行溫度異常是指溫度偏差超過標準溫度 ± 5℃ (烘爐技術單位一般要求為 ± 10℃ )， 由圖可以看出， 應用上述措施之后， 直行溫度達標率顯著上升。
(2) 降低了因升溫偏差導致的焦爐各部位膨脹不均的現(xiàn)象，確保了焦爐整體的嚴密性。
3 結論
(1) 通過煤氣壓力的精細控制保障了直行溫度升幅的均勻性。
(2) 提高冷卻通道升溫目標值， 由 500℃ 提高至800℃ ，確保了冷卻通道膨脹不滯后。
(3) 得到 JNX70-3型焦爐機、 焦側直行溫度模型。
(4) 轉正常加熱之后，小流量加熱技術確 保了直行溫度升幅可控，總體而言，運用上述措施在一定程度上確保 了JNX70-3型焦爐烘爐直行溫度的均勻性，升溫受控程度大大加強，為保障烘爐過程中焦爐膨脹均勻性和整體的嚴密性起到了不可替代的作用。